JPH089734B2 - Method for producing ultra high strength steel wire with excellent ductility - Google Patents
Method for producing ultra high strength steel wire with excellent ductilityInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は延性の優れた超高張力鋼線の製造方法に関す
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing an ultra high strength steel wire having excellent ductility.
（従来の技術とその問題点） ピアノ線およびこれに準じる鋼線は、PWSワイヤ、ば
ね、ホースワイヤ、タイヤコード等広い分野で使用され
ているが、近年、JIS以上の強度レベルを有する鋼線の
開発に対する要望が高まっている。(Prior art and its problems) Piano wire and its equivalent steel wire are used in a wide range of fields such as PWS wire, spring, hose wire, and tire cord, but in recent years, steel wire having a strength level of JIS or higher. There is a growing demand for development.
通常、高張力鋼線という場合、JIS G 3522ピアノ線相
当の強度を有する鋼線を指すのが通例であるため、以
下、本発明においては、それ以上の強度を有する鋼線を
「超高張力鋼線」と称することとする。JIS G 3522で
は、直径6mmから0.08mm迄の鋼線の引っ張り強さを規定
しているが、引張強さは線径に依存し、線径の細いほど
容易に高強度を達成しうるため、JISにおいてもこれに
準じた体系をなしており、引張強さの上限は±10kgf/mm
2以内の誤差で次式で表わせる。Usually, when a high-strength steel wire is referred to, a steel wire having a strength equivalent to JIS G 3522 piano wire is usually pointed out, and therefore, in the present invention, a steel wire having a higher strength is referred to as "ultra-high tensile strength". It will be referred to as "steel wire". JIS G 3522 specifies the tensile strength of steel wires with a diameter of 6 mm to 0.08 mm, but the tensile strength depends on the wire diameter, and the thinner the wire diameter, the easier it is to achieve high strength. JIS also has a system based on this, and the upper limit of tensile strength is ± 10 kgf / mm.
The error is within 2 and can be expressed by the following equation.
TS＝250−100log d（kg/mm2） （１） 但し、ｄは鋼線の直径（mm）である。TS = 250-100 log d (kg / mm 2 ) (1) where d is the diameter (mm) of the steel wire.
（１）式は、６〜0.08mmの鋼線について求めたもので
あるが、凡そ10〜0.05mmの範囲で妥当なものである。鋼
線の断面形状は、円形が多く用いられるが、角形、梯
形、台形等であっても良い。この場合、ｄとしては同じ
断面積を有する円の直径を用いる。The formula (1) is obtained for a steel wire of 6 to 0.08 mm, but it is appropriate in the range of about 10 to 0.05 mm. The cross section of the steel wire is often circular, but may be square, trapezoidal, trapezoidal, or the like. In this case, the diameter of a circle having the same cross-sectional area is used as d.
ピアノ線およびこれに準じる鋼線は、ピアノ線材相当
の線材を用い、これにパテンティング処理を施したの
ち、常温で伸線して、製造されるのが一般的である。A piano wire and a steel wire equivalent thereto are generally manufactured by using a wire material equivalent to a piano wire, subjecting this to a patenting treatment, and then drawing it at room temperature.
従来の伸線法で、（１）式以上の強度レベルの超高張
力鋼線を製造しようとした場合以下のような問題を生じ
る。The following problems occur when it is attempted to manufacture an ultrahigh-strength steel wire having a strength level of formula (1) or higher by the conventional wire drawing method.
即ち強度を高めるためには、パテンティング処理時の
強度を高める方法と、伸線減面率を大きくする方法があ
るが、いずれの方法においても、通常の伸線方法で製造
するかぎり、強度を高めることは可能であっても、超高
張力鋼線にとって重要な特性である延性、特に捻り特性
および絞りの低下が著しく、撚り線やコイリング等の工
程で、割れや断線などのトラブルが発生しやすくなる。That is, in order to increase the strength, there are a method of increasing the strength during patenting treatment and a method of increasing the wire drawing area reduction rate. Although it can be increased, ductility, which is an important property for ultra-high-strength steel wire, especially the deterioration of twisting property and drawing is remarkable, and troubles such as cracking and disconnection occur in the processes such as twisting and coiling. It will be easier.
またピアノ線は、めっきあるいはブルーイング処理を
して用いることが多いが、これらの処理により、時効が
生じ延性が低下し、超高張力レベルを達成することは困
難である。Also, piano wires are often used after being plated or bluing-treated, but due to these treatments, aging occurs and ductility is lowered, and it is difficult to achieve an ultrahigh tension level.
また、伸線加工の代りに冷間圧延が行なわれる場合も
あり、鋼線材の冷間圧延については、WireJ.16（198
3）,7,64に例が示されているが、例示されているよう
な、通常の炭素鋼では、超高張力レベルを達成すること
は困難である。In addition, cold rolling may be performed instead of wire drawing, and Wire J.16 (198
Examples are shown in 3), 7, 64, but it is difficult to achieve an ultra-high tension level in ordinary carbon steel as illustrated.
それは冷間圧延およびローラーダイス引抜きにおいて
は、後に述べる理由により、加工限界は通常伸線より大
きいが、加工硬化率は、通常伸線より小さいため、通常
のピアノ線材の組成では、超高張力レベルを達成するに
は著しく加工度を大きくする必要があり、そのために延
性の低下がもたらされるためである。In cold rolling and roller die drawing, the processing limit is larger than that of ordinary wire drawing for the reasons described later, but the work hardening rate is smaller than that of ordinary wire drawing. This is because it is necessary to remarkably increase the workability in order to achieve the above, and this leads to a decrease in ductility.
また、特公昭59−33175号公報等に、中炭素鋼をマル
テンサイト化、ローラーダイス伸線する事例があるが、
これは焼戻しマルテンサイト系の高張力線材に関するも
のである。In addition, Japanese Patent Publication No. 59-33175 and the like, there is a case of martensitic medium carbon steel, wire drawing of the roller die,
This relates to a tempered martensite-based high-strength wire.
更に、特開昭61−186118に孔ダイス伸線後ローラーダ
イス伸線する方法が示されているが、孔ダイス伸線によ
る減面率が15〜65％、総減面率が91％以上と規定されて
いる。これはローラーダイス伸線減面率は74％以上に相
当するものであり、本発明の構成（伸線減面率50％以
上、圧延又はローラーダイスによる減面率35％以下）と
は明らかに相違する。Further, JP-A-61-186118 discloses a method of drawing a roller die after drawing a hole die, but the area reduction ratio by the hole die drawing is 15 to 65%, and the total area reduction ratio is 91% or more. It is prescribed. This corresponds to a roller die wire drawing area reduction rate of 74% or more, and it is clear that the constitution of the present invention (wire drawing area reduction rate of 50% or more, surface reduction rate of 35% or less by rolling or roller die) Be different.
本発明は、このような延性の低下を来たすことなく、
超高張力を達成するための鋼線の製造方法を提供するこ
とにある。The present invention, without causing such a decrease in ductility,
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a steel wire for achieving ultra high tension.
（問題点を解決するための手段） 本発明は、（１）C:0.60〜1.0％,Si:0.1〜2.0％,Mn:
0.1〜2.0％を基本成分とする高炭素鋼線材を、減面率50
％以上の伸線加工の途中、又は、伸線加工の最終段にお
いて、35％以下の冷間圧延又はローラーダイス引抜加工
をすることにより、250−100logd（kg/mm2）以上の引張
り強さとなすことを特徴とする延性の優れた超高張力鋼
線の製造方法であり、（ただし、ｄは鋼線の直径（mm）
を表す）、又は（２）C:0.60〜1.0％,Si:0.1〜2.0％,M
n:0.1〜2.0％を含み、さらに、Cr:0.1〜1.0％,V:0.002
〜0.5％,Ti:0.002〜0.2％,Nb:0.002〜0.2％，の１種以
上を含み、残部鉄および不可避的不純物からなる高炭素
鋼線材を、減面率50％以上の伸線加工の途中、又は、伸
線加工の最終段において、35％以下の冷間圧延又はロー
ラーダイス引抜加工をすることにより、250−100logd
（kg/mm2）以上の引張り強さとなすことを特徴とする延
性の優れた超高張力鋼線の製造方法である。（ただし、
ｄは鋼線の直径（mm）を表す）（作用） 本発明の鋼組成の限定理由は下記による。(Means for Solving Problems) The present invention provides (1) C: 0.60 to 1.0%, Si: 0.1 to 2.0%, Mn:
A high carbon steel wire rod with a basic composition of 0.1 to 2.0% has a surface reduction ratio of 50.
% Or more in the middle of wire drawing, or in the final stage of wire drawing, by performing cold rolling of 35% or less or roller die drawing, a tensile strength of 250-100 logd (kg / mm 2 ) or more can be obtained. This is a method for producing an ultra-high-strength steel wire with excellent ductility, characterized in that (where d is the diameter (mm)
Or (2) C: 0.60 to 1.0%, Si: 0.1 to 2.0%, M
Including n: 0.1-2.0%, Cr: 0.1-1.0%, V: 0.002
~ 0.5%, Ti: 0.002 ~ 0.2%, Nb: 0.002 ~ 0.2%, one or more kinds, high carbon steel wire rod consisting of balance iron and unavoidable impurities is used for wire drawing with a surface reduction rate of 50% or more. On the way, or at the final stage of wire drawing, cold rolling of 35% or less or roller die drawing is performed to obtain 250-100logd.
It is a method for producing an ultra-high-strength steel wire with excellent ductility, characterized by having a tensile strength of (kg / mm 2 ) or more. (However,
(d represents the diameter (mm) of the steel wire) (Operation) The reason for limiting the steel composition of the present invention is as follows.
Ｃは経済的かつ有効な強化元素であるが、（１）式以
上の強度を達成するには、0.6％以上必要である。C is an economical and effective strengthening element, but 0.6% or more is necessary to achieve the strength of the formula (1) or higher.
又、1.0％以上では、パテンティング時に初折セメン
タイトを生成し、冷間加工に適さない。但し、（１）式
以上の強度において、より優れた延性を得るためには、
後述のような合金元素を含有させることが望ましい。On the other hand, if it is 1.0% or more, first-order cementite is formed during patenting, which is not suitable for cold working. However, in order to obtain more excellent ductility in the strength of the formula (1) or higher,
It is desirable to contain the alloying elements described below.
Siは脱酸のために0.1％以上必要である、Siは固溶硬
化元素として強化にも効果があるが、0.35％以下ではそ
の効果は小さく,2％以上では延性が劣化するため適当で
ない。Si needs to be 0.1% or more for deoxidation. Si is also effective as a solid solution hardening element for strengthening, but if 0.35% or less, its effect is small, and if it is 2% or more, ductility deteriorates, which is not suitable.
鋼線の絞りはパーライトラメラー間隔と密接な関係が
あり、約280Åで最大となるが、Siは素材のパーライト
ラメラー間隔をほとんど変えずに、フェライト層を強化
するため、延性の低下はほとんどなしに、鋼線の強度を
あげえることに有効である。The drawing of the steel wire is closely related to the pearlite lamellar spacing and reaches its maximum at about 280Å, but Si strengthens the ferrite layer without changing the pearlite lamellar spacing of the material, so there is almost no decrease in ductility. Effective in increasing the strength of steel wire.
Mnは脱酸およびＳの害を除くために0.1％以上必要で
ある。Mnは焼入性向上元素として、特に太いサイズの線
材のパテンティング強度を上げるのに有効であるが２％
を超える延性が劣化するため適当でない。Mn is required to be 0.1% or more in order to remove deoxidation and damage of S. Mn is an element for improving hardenability, which is effective for increasing the patenting strength of thick wire, but 2%
It is not suitable because the ductility will exceed.
Crはパーライトラメラー間隔の微細化に有効な元素で
あり、細いサイズから太いサイズ迄、線材の強化に効果
があるが、１％を超えるとその効果を十分に発揮させる
ことは困難である。Cr is an element effective in making the pearlite lamellar spacing fine, and is effective in strengthening the wire rod from a thin size to a thick size, but if it exceeds 1%, it is difficult to sufficiently exert the effect.
Ｖは焼入性向上元素として、特に太いサイズの線材の
パテンティング強度を上げるのに有効である。またオー
ステナイト結晶粒度を微細化し、延性の向上に有効であ
る。0.002％以下では効果がなく、0.5％を超えるとかえ
って延性が劣化するため適当でない。V is an element for improving hardenability and is effective in increasing the patenting strength of a wire having a particularly large size. Further, it is effective in reducing the austenite grain size and improving the ductility. If it is less than 0.002%, there is no effect, and if it exceeds 0.5%, the ductility deteriorates, which is not suitable.
NbおよびTiはオーステナイト結晶粒度を微細化し、延
性の向上に有効であるが、0.002％以下では効果がな
く、0.2％を超えると、かえって延性が劣化するため適
当でない。Nb and Ti are effective for refining the austenite grain size and improving the ductility, but if 0.002% or less, they have no effect, and if they exceed 0.2%, the ductility deteriorates, which is not suitable.
なおAlについては、細粒鋼が望ましい場合には0.01〜
0.1％程度を加え、粗粒鋼あるいは介在物の軟質化が必
要な場合には、0.01％以下とする。これらのいずれの場
合もあるため、Alの含有量は特に規定しない。For Al, 0.01-
If about 0.1% is added and softening of coarse-grained steel or inclusions is necessary, 0.01% or less. In any of these cases, the Al content is not specified.
以上の鋼組成を有する鋼を50％以上の伸線加工するこ
とにより延性の優れた超高張力鋼線を製造することが可
能であるが、通常の伸線加工では、超高張力レベルまで
強度を高めた場合、延性の低下が大きく、何らかの対策
が必要である。It is possible to manufacture ultra-high-strength steel wire with excellent ductility by drawing 50% or more of the steel with the above steel composition. If the value is increased, the ductility is greatly reduced, and some measure is required.
延性の低下は、伸線中の発熱、或いは伸線後のブルー
イング処理により可動転位が固定される場合に顕著に現
われる。これに対し、発明者らが種々の調査を行なった
結果材料の破壊に至らないような軽微な加工を加えた場
合、新たに可動転位が導入される結果、延性の回復が起
ることが観察された。特に伸線後の加工法として冷間圧
延又はローラーダイス引抜きを行なう場合には、５％以
下の軽圧下において、上記のように可動転位の導入によ
る延性の回復が得られるばかりでなく、５％以上の圧下
においても以下に述べるように、圧延に固有の変形様式
の故に、伸線加工だけで製造する場合に比べ優れた延性
を得ることができる。The decrease in ductility is remarkable when the mobile dislocations are fixed by heat generation during wire drawing or the bluing treatment after wire drawing. On the other hand, as a result of various investigations conducted by the inventors, it was observed that ductility recovery occurs as a result of the introduction of new mobile dislocations when minor processing that does not result in material destruction is added. Was done. Especially when cold rolling or roller die drawing is carried out as a working method after wire drawing, not only recovery of ductility due to introduction of mobile dislocations as described above can be obtained under light pressure of 5% or less, but also 5%. Even under the above-mentioned reduction, as described below, due to the deformation mode peculiar to rolling, excellent ductility can be obtained as compared with the case of manufacturing only by wire drawing.
通常の伸線加工は、（以下単に伸線加工と略す）孔ダ
イスに鋼線材を通し、引抜き加工を行うため、ダイスと
鋼線材との摩擦力、ダイスからの圧縮力、および引抜力
の組合せによる、複雑な応力場における加工であるた
め、鋼線材の長手方向に直角な断面内の歪は不均一であ
る。In normal wire drawing, a steel wire is passed through a hole die (hereinafter simply referred to as "wire drawing") and drawing is performed. Therefore, the friction force between the die and the steel wire, the compression force from the die, and the drawing force are combined. The strain in the cross section of the steel wire rod at right angles to the longitudinal direction is non-uniform because it is processed in a complicated stress field.
特に、引抜力の割合が圧縮力に比べ大きいため、材料
内の非金属介在物等の周辺に微少な割れを生じやすく、
延性を低下させる原因となっている。In particular, since the ratio of the pulling force is larger than that of the compressive force, it is easy to cause minute cracks around non-metallic inclusions in the material,
It is a cause of reducing ductility.
また、摩擦仕事が大きいため、表面の発熱が大きく、
表層部近傍の温度上昇による時効脆化が大きい。表面部
の脆化は、特に捻り特性に対して有害である。Also, since the friction work is large, the surface heat is large,
Aging embrittlement due to temperature rise near the surface layer is large. Embrittlement of the surface part is especially harmful to the twisting properties.
冷間圧延およびローラーダイス引抜きにおいては、ロ
ールと鋼線材の間の摩擦仕事は、孔ダイスに比べて小さ
いこと、引抜力が圧延法ではほぼ零であり、ローラーダ
イスにおいても、孔ダイスに比べて小さいこと、従って
主要な変形応力は、ロールからの圧縮応力であることか
ら変形が均一であり、非金属介在物周辺の微細な割れを
生じにくく、また、時効による脆化も起りにくいため
に、延性の低下を防止しうるのである。In cold rolling and roller die drawing, the friction work between the roll and the steel wire is smaller than that of the hole die, the drawing force is almost zero in the rolling method, and even in the roller die, compared to the hole die. Since it is small, the main deformation stress is uniform because it is a compressive stress from the rolls, it is difficult to cause fine cracks around non-metallic inclusions, and brittleness due to aging is less likely to occur. It is possible to prevent a decrease in ductility.
但し、通常、冷間圧延装置あるいは、ローラーダイス
装置は伸線機に比べ構造が複雑で、かつサイズの変更が
困難である。従って冷間圧延又はローラーダイスによる
工程は少ない程望ましいため、１組のロール対で、成形
可能な35％以下の加工率、又は、延べ性回復効果だけを
狙った５％以下の加工率とすることが実際的である。従
って強化のために必要な加工は、主として伸線加工で行
なうのが適当であり、伸線加工率は十分なファイバー組
織を発達させるために50％以上とすることが望ましい。However, the structure of the cold rolling apparatus or the roller die apparatus is usually more complicated than that of the wire drawing machine, and it is difficult to change the size. Therefore, it is desirable to reduce the number of steps by cold rolling or roller dies, so that the processing rate is 35% or less that can be formed by one pair of rolls, or 5% or less that aims only at the effect of recovering ductility. Is practical. Therefore, it is appropriate that the processing necessary for strengthening is mainly performed by wire drawing, and the wire drawing rate is preferably 50% or more in order to develop a sufficient fiber structure.
（実施例） 鋼線材を鉛パテンティング後酸洗し、スケールを除去
した後、りん酸亜鉛被膜処理を施した。伸線時には伸線
潤滑剤を用いて、伸線した。(Example) A steel wire rod was subjected to pickling after lead patenting to remove scale, and then subjected to zinc phosphate coating treatment. At the time of wire drawing, wire drawing was performed using a wire drawing lubricant.
50％以上の伸線後、又は、伸線最終ダイスの入側で、
冷間圧延又はローラーダイス引抜加工を行った。After 50% or more wire drawing, or at the entry side of the wire drawing final die,
Cold rolling or roller die drawing was performed.
加工後の鋼線は、加工ままの状態または450℃で、45
秒間のブルーイング処理を施して、引張試験と捻回試験
により材質評価を行った。After processing, the steel wire should be 45
The material was evaluated by a tensile test and a twisting test after a bluing treatment for 2 seconds.
第１表に各種鋼成分により製造した結果を示す。 Table 1 shows the results of production with various steel components.
従来法の伸線まま、あるいは、伸線後ブルーイング処
理を行ったものは、「超高張力」レベルを達成しようと
すると、捻回値が低下し、十分な性能が得られないが、
冷間圧延又はローラーダイス引抜加工を施した本発明法
によれば、捻回値および絞りが高く、優れた延性が得ら
れた。As for the wire drawn by the conventional method or subjected to the bluing treatment after wire drawing, when it is attempted to achieve the "ultra high tension" level, the twist value is lowered and sufficient performance cannot be obtained.
According to the method of the present invention in which cold rolling or roller die drawing is performed, the twist value and the drawing are high, and excellent ductility is obtained.
（発明の効果） 本発明は以上のように特定の成分を有する鋼線材を、
伸線加工の途中、又は伸線加工後、冷延圧延又はローラ
ーダイス引抜加工をすることにより延性の劣化なしに、
超高張力鋼線を製造することを可能とした。本発明によ
り伸線および撚り線時の断線、成形時の加工割れ、使用
時の破壊を著しく減少せしめることができた。(Effect of the Invention) The present invention provides a steel wire rod having a specific component as described above,
During the drawing process or after the drawing process, cold rolling or roller die drawing process is performed without deterioration of ductility.
It has made it possible to manufacture ultra high strength steel wire. According to the present invention, breakage during wire drawing and twisting, work cracking during molding, and breakage during use can be significantly reduced.
Claims (2)
線加工の途中、又は、伸線加工の最終段において、35％
以下の冷間圧延又はローラーダイス引抜加工をすること
により、250−100 log d（kg/mm2）以上の引張り強さと
なすことを特徴とする、延性の優れた超高張力鋼線の製
造方法。 ただし、ｄは鋼線の直径（mm）を表す。1. A high carbon steel wire rod having C: 0.60 to 1.0%, Si: 0.1 to 2.0%, and Mn: 0.1 to 2.0% as a basic component, in the middle of wire drawing with a surface reduction rate of 50% or more, or , 35% at the final stage of wire drawing
The following cold rolling or roller die drawing process is performed to obtain a tensile strength of 250-100 log d (kg / mm 2 ) or more, and a method for producing an ultrahigh tensile steel wire with excellent ductility. . However, d represents the diameter (mm) of the steel wire.
る高炭素鋼線材を、減面率50％以上の伸線加工の途中、
又は、伸線加工の最終段において、35％以下の冷間圧延
又はローラーダイス引抜加工をすることにより、 250−100 log d（kg/mm2）以上の引張り強さとなすこと
を特徴とする、延性の優れた超高張力鋼線の製造方法。 ただし、ｄは鋼線の直径（mm）を表す。2. Including C: 0.60 to 1.0%, Si: 0.1 to 2.0%, Mn: 0.1 to 2.0%, Cr: 0.1 to 1.0%, V: 0.002 to 0.5%, Ti: 0.002 to 0.2% , Nb: 0.002 to 0.2%, and a high carbon steel wire rod containing the balance of iron and unavoidable impurities.
Or, in the final stage of wire drawing, cold rolling at 35% or less or roller die drawing is performed to obtain a tensile strength of 250-100 log d (kg / mm 2 ) or more, A method for producing an ultra high strength steel wire having excellent ductility. However, d represents the diameter (mm) of the steel wire.
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|---|---|---|---|
| JP62009978A JPH089734B2 (en) | 1987-01-21 | 1987-01-21 | Method for producing ultra high strength steel wire with excellent ductility |
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| JP62009978A JPH089734B2 (en) | 1987-01-21 | 1987-01-21 | Method for producing ultra high strength steel wire with excellent ductility |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63179018A JPS63179018A (en) | 1988-07-23 |
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1987
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